基于載荷譜的商用車制動系統(tǒng)優(yōu)化

田博，張宇，張軍，劉明明，郭冬妮，李林潤

(中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春 130011)

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基于載荷譜的商用車制動系統(tǒng)優(yōu)化

田博，張宇，張軍，劉明明，郭冬妮，李林潤

(中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春 130011)

載荷譜作為汽車設(shè)計重要手段之一，為汽車設(shè)計提供了強(qiáng)有力的支撐。通過對某商用車制動系統(tǒng)載荷譜數(shù)據(jù)的采集與分析，對現(xiàn)有商用車制動系統(tǒng)在制動踏板感覺、供能及儲能裝置匹配等方面提出更符合實際使用工況的優(yōu)化方向，為商用車制動系統(tǒng)正向設(shè)計提供一種思路。

載荷譜；商用車；制動系統(tǒng)；優(yōu)化

0 引言

在氣壓制動系統(tǒng)中，駕駛員在踩下制動踏板后，一方面制動閥輸出的壓縮空氣通過控制繼動閥使貯氣筒中的壓縮空氣推動制動氣室，進(jìn)而使得摩擦片和制動鼓間產(chǎn)生制動力矩，并最終使車輛減速；另一方面駕駛員通過踩制動踏板獲得踏板行程、踏板力，同時感知制動減速度(管路壓力)，以上三者共同構(gòu)成了制動踏板感覺。

隨著網(wǎng)購的火爆，物流業(yè)對商用車的要求也越來越高，由于商用車的用車環(huán)境復(fù)雜，機(jī)動性強(qiáng)、主動安全性好就顯得尤為重要，而良好的制動踏板感覺對緩解駕駛員的緊張感及疲勞感起著至關(guān)重要的作用，通過供能及儲能裝置匹配優(yōu)化，可實現(xiàn)降重、降成本。為了提高駕駛安全性、舒適性，有必要采集車輛制動系統(tǒng)載荷譜，了解用戶實際使用工況，為商用車制動系統(tǒng)設(shè)計提供準(zhǔn)確輸入。

1 制動系統(tǒng)載荷譜數(shù)據(jù)采集

針對不同路況采集制動踏板力及制動頻次，了解各種路況下制動應(yīng)用情況。采集的某商用車數(shù)據(jù)如圖1、圖2所示。

針對不同路況采集空氣壓縮機(jī)負(fù)荷率，了解各種路況下供能及儲能裝置匹配情況。采集的某商用車數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖1 各路況制動頻次采集

圖2 各路況制動踏板力采集

圖3 各路況空氣壓縮機(jī)負(fù)荷率采集

2 某商用車現(xiàn)狀

某商用車經(jīng)主觀評價結(jié)合整車制動踏板力、制動踏板行程及制動閥臺架靜特性試驗數(shù)據(jù)，可以得出存在制動踏板力大、制動踏板行程長的問題，如圖4—6所示；空氣壓縮機(jī)排量360 L/min，貯氣筒容積90 L。

圖4 整車制動踏板力

圖5 整車制動踏板行程

3 制動系統(tǒng)載荷譜數(shù)據(jù)分析及優(yōu)化

3.1 制動踏板感覺優(yōu)化

由圖1可知某商用車制動踏板的踩踏頻次還是很高的，制動踏板力大、制動踏板行程長造成的制動踏板感覺差，容易使駕駛員產(chǎn)生緊張感和疲勞感，對行車安全構(gòu)成威脅；由圖2結(jié)合制動閥臺架試驗方法可知，約90%的制動輸出氣壓在200 kPa以下。

經(jīng)分析，原車制動踏板力大、制動踏板行程長的主要原因是制動閥頂桿力大、頂桿位移大，因此優(yōu)化的重點是制動閥靜特性。制動閥的性能主要與閥體上下腔活塞直徑、平衡彈簧剛度和排氣開度有關(guān)，在保證排氣開度的情況下，盡可能減小制動閥空行程，加快制動響應(yīng)，通過采用雙螺旋彈簧結(jié)構(gòu)保證輸出氣壓200 kPa下柔和平順、易于控制，減小最大管路壓力時的頂桿位移，進(jìn)一步加快大制動強(qiáng)度的制動響應(yīng)，給駕駛員提供足夠的信心，適當(dāng)減小制動閥上腔缸徑降低制動踏板力。

優(yōu)化后制動閥靜特性曲線見圖7。

圖7 優(yōu)化后制動閥靜特性曲線

優(yōu)化前、后制動閥靜特性數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 制動閥靜特性優(yōu)化

通過以上措施最終可達(dá)成優(yōu)化制動踏板感覺，提高駕駛安全性、舒適性的目的。

3.2 供能及儲能裝置匹配優(yōu)化

由圖3可知某商用車各路況空氣壓縮機(jī)負(fù)荷率最高值發(fā)生在超載城市道路下，為12.28%，遠(yuǎn)小于空氣壓縮機(jī)廠家提出的整車匹配使用空氣壓縮機(jī)負(fù)荷率不得大于30%的要求。在制動系統(tǒng)參數(shù)合理設(shè)定結(jié)合整車參數(shù)，考慮供能及儲能裝置法規(guī)適應(yīng)性的前提下，可通過以下兩種方式實現(xiàn)降重、降成本，為用戶帶來更大的收益：

(1)減小空氣壓縮機(jī)排量；

(2)減小貯氣筒容積。

4 結(jié)論

商用車按載重分為輕卡、中卡、重卡，按功能可分為牽引、載貨、自卸、專用等，各自有不同的使用工況，特殊特性差異化明顯，想要深入了解各車型的特殊特性，載荷譜無疑是一項重要的手段。文中引入商用車制動系統(tǒng)載荷譜的概念，為商用車制動系統(tǒng)正向設(shè)計提供一種思路，與傳統(tǒng)靠經(jīng)驗匹配設(shè)計相比，具有以下優(yōu)點：

(1)深入了解各車型制動系統(tǒng)特殊特性；

(2)對于某一類車型制動系統(tǒng)，可以做到精細(xì)化設(shè)計。

[1]沈言行等.汽車設(shè)計手冊[M].長春:長春汽車研究所，1998.

[2]林志軒,高曉杰.制動踏板感覺研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007(6)：4-7. LIN Z X,GAO X J.The Research Summarization of the Brake Pedal Feeling[J].Agricultural Equipment & Vehicle Engineering,2007(6) ：4-7.

[3]劉少軍,羅以嬌.商用車常規(guī)制動踏板感覺研究[J].汽車科技，2013(3)：36-39. LIU S J,LUO Y J.Research of Commercial Vehicle on Brake Pedal Feeling[J].Automobile Science & Technology,2013(3)：36-39.

德爾福將為長城汽車下一代SUV提供主動安全技術(shù)

2017年6月23日，德爾福汽車公司宣布和長城汽車公司達(dá)成協(xié)議，將從2019年起為其提供包括智能前視系統(tǒng)(IFV)、高性能中距離雷達(dá)(MRR)和短距離雷達(dá)(SRR)等一系列主動安全技術(shù)解決方案。

主動安全技術(shù)可以有效提高車輛的安全性能，降低交通擁堵，并提升交通效率。德爾福電子與安全部全球副總裁兼亞太區(qū)總裁王展先生表示：“長城汽車多年來秉承以高科技裝備和高性能設(shè)計為支撐，打造高品質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)戰(zhàn)略，取得了輝煌成就。德爾福對能與長城汽車達(dá)成合作深感榮幸，我們將通過業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)和強(qiáng)大的本土工程能力及生產(chǎn)能力幫助長城汽車進(jìn)一步提升其車輛安全性能?！?/p>

長城汽車高級副總裁胡樹杰先生表示：“長城汽車多年來致力于堅持科技創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)，以全球研發(fā)體系打造核心競爭力，單一車型研發(fā)投入居行業(yè)前列。其中對于SUV的安全性能，長城汽車投入了更多研發(fā)資源，建立了領(lǐng)先優(yōu)勢。其獨具特色的‘3DP’技術(shù)，從‘乘員、行人、車輛’三個維度，全方位防護(hù)；采用全球最嚴(yán)苛的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全碰撞評價體系，按照歐盟和北美法規(guī)來設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品，實現(xiàn)了全系無差別的C-NCAP 5星?！?/p>

德爾福將通過位于蘇州和新加坡的工廠為長城汽車提供相關(guān)產(chǎn)品。

德爾福智能前視系統(tǒng)使用最先進(jìn)的可擴(kuò)展技術(shù)，利用一個攝像頭和智能圖像處理器實現(xiàn)了多種功能的集成，可以在各種不同的道路及交通環(huán)境下應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)分類、檢測和車道行駛功能，能夠提供多種主動幫助駕駛員安全行駛的功能，其中包括車道偏離告警、前撞告警、自動車燈控制和行人探測等。此次為長城汽車提供的IFV為該系統(tǒng)中目前性能最高產(chǎn)品。

德爾福短距離雷達(dá)(SRR)傳感器曾是汽車市場首款76 GHz雷達(dá)，能夠在車身四周實現(xiàn)360°無死角感應(yīng)，而且能夠在復(fù)雜凌亂的環(huán)境有效識別物體和空間分辨。依靠德爾福SRR技術(shù)，可實現(xiàn)多項乘用車級別的主動安全/自動駕駛性能，其中包括側(cè)邊盲區(qū)警示、前方與側(cè)方路口交通警示、車道變更輔助、前后方防碰撞緊急制動等。此次為長城汽車提供的SRR還具有特別的開門預(yù)警功能，由中國工程團(tuán)隊針對中國市場特別開發(fā)，可以有效防止乘客/司機(jī)下車時與后方自行車相撞。

德爾福中距離雷達(dá)(MRR)同樣基于76 GHz開發(fā)，僅重200 g，具有出色的性能表現(xiàn)和優(yōu)異的成本效益，可以幫助實現(xiàn)緊急制動、自適應(yīng)巡航控制等功能，于2017年1月正式投產(chǎn)。

作為未來實現(xiàn)高級自動駕駛的重要基石，主動安全技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅將極大地提升汽車的安全性能，并將為下一步實現(xiàn)高級自動駕駛打下市場基礎(chǔ)。

作為全球自動駕駛及相關(guān)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，德爾福正在與Mobieye合作開發(fā)業(yè)界首款完全集成的、交鑰匙的自動駕駛系統(tǒng)——中央傳感定位及規(guī)劃系統(tǒng)(Central Sensing Localization and Planning, CSLP)，預(yù)計將于2019年開發(fā)成熟并可以為整車廠提供量產(chǎn)。2017年4月德爾福曾在上海為中國市場客戶進(jìn)行了基于CSLP系統(tǒng)的高級自動駕駛展示。

(來源：俞慶華)

Optimization of Commercial Vehicle Braking System Based on Load Spectrum

TIAN Bo, ZHANG Yu, ZHANG Jun, LIU Mingming, GUO Dongni, LI Linrun

(Research & Development Center, China FAW Co., Ltd., Changchun Jilin 130011,China)

Load spectrum is one of the most important methods in automobile design, providing a strong support for automotive design. Based on the data collection and analysis for load spectrum data of a commercial vehicle braking system, the optimization direction more in line with the actual operating conditions on brake pedal feeling and matching of energy supply and energy storage devices was presented for the existing commercial vehicle braking system. It provides an idea for the forward design of commercial vehicle braking system.

Load spectrum; Commercial vehicle; Braking system; Optimization

2017-03-20

田博(1980—)，學(xué)士，工程師，從事汽車底盤設(shè)計。E-mail：tianbo@rdc.faw.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.010

U463.5

B

1674-1986(2017)07-037-03